ИСТИНА

Современные композиционные материалы успешно заменяют конструкционные материалы во многих изделиях современной техники, в элементах конструкций авиационной, ракетной и космической технике, работающих в условиях нестационарного термического воздействия и стабильно высоких температурах. В подобных условиях интенсивно применяются композиционные материалы матрица и армирующие элементы, которых являются углеродными. Одним из основных свойств углеродных композиционных материалов является теплопроводность. Объёктом исследований служил композит на основе углеродной нити из полиакрилонитрильного волокна и углеродной матрицы из кокса каменноугольного пека. Структура армирования углеродного композита являлась объёмной в четырёх направлениях (4DL). Карбонизацию выполняли в печах под давлением. Изменение степени графитации с увеличением температуры обработки углеродного материала хорошо иллюстрируется данными по изотермической кристаллизации кокса каменноугольного пека, представленными на рисунке 1. Кривые изотермической кристаллизации кокса (1 - 8) позволяют судить о температурах недогрева и сильного перегрева заготовок при проведении стандарной ВТО (температура – 2170 оС, время изотермической выдержки – 1 час). Видно, что недогретому материалу соответствуют точки 22 и 23, расположенные между кривыми 3 и 4, перегретому – точки 27 – 30, расположенные между кривыми 5 и 6. Установлено, что с увеличением времени выдержки при одинаковом уровне температуры обработки степень графитации матрицы УУКМ возрастает. Так образцы под номерами 24 и 25, прошедшие термообработку при температуре 2170 оС в течение 1 часа, прографитировались на 33 % и 45 % соответственно, а образцы под номерами 14 и 15, термообработанные при температуре 2170 оС в течение 12 часов, прографитировались на 74 % и 79 % соответственно. Показатели степени графитации существенно различаются. То же самое наблюдается и для более высоких температур обработки. Температуре 2700 оС соответствуют образцы под номерами 11 и 16 и время изотермической выдержки 1 и 17 часов соответственно. В этом случае степень графитации матрицы УУКМ увеличилась с 85 до 100 %. Кроме того увеличение времени изотермической выдержки для достижения значений степени графитаци близких к 100 % (образцы 16 и 17) оказывается более эффективным, чем увеличение температуры обработки (образцы 11 и 12). Тем не менее, для высоких температур проведение очень длительных выдержек (образец 16), по-видимому, все же нецелесообразно, так как gм = 100 % достигается и при гораздо меньших временах (образец 17). На степень графитации матрицы готового материала влияют так же предыдущие циклы ВТО. Так термообработка при температуре 2300 оС увеличила gм до 55 % (образец под номером 13). Однако, если на предыдущей стадии при температуре 2170 оС имел место недогрев заготвки, то даже в случае увеличения длительности процесса (образец 18), повышение температуры ВТО приводит лишь к незначительному росту степени графитации, и, наоборот, степень графитации сильно возрастает при кратковременном увеличении длительности процесса (образец 9) в случае перегрева заготовки.